(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2019525460
(43)【公表日】20190905
(54)【発明の名称】強化されたスペクトルを有する白色光を放射するモジュール
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/08 20100101AFI20190809BHJP
   H01L 33/32 20100101ALI20190809BHJP
   H01L 33/50 20100101ALI20190809BHJP
   H01L 33/52 20100101ALI20190809BHJP
   H01L 33/58 20100101ALI20190809BHJP
   H01L 33/42 20100101ALI20190809BHJP
   F21S 41/24 20180101ALI20190809BHJP
   F21S 43/237 20180101ALI20190809BHJP
   F21S 43/243 20180101ALI20190809BHJP
   F21S 41/141 20180101ALI20190809BHJP
   F21S 43/14 20180101ALI20190809BHJP
   F21S 41/153 20180101ALI20190809BHJP
   F21S 43/15 20180101ALI20190809BHJP
   F21V 9/38 20180101ALI20190809BHJP
   F21S 41/125 20180101ALI20190809BHJP
   F21W 102/13 20180101ALN20190809BHJP
   F21W 102/30 20180101ALN20190809BHJP
   F21W 103/20 20180101ALN20190809BHJP
   F21W 103/35 20180101ALN20190809BHJP
   F21W 103/40 20180101ALN20190809BHJP
   F21W 103/45 20180101ALN20190809BHJP
   F21W 103/55 20180101ALN20190809BHJP
   F21W 106/00 20180101ALN20190809BHJP
【FI】
   !H01L33/08
   !H01L33/32
   !H01L33/50
   !H01L33/52
   !H01L33/58
   !H01L33/42
   !F21S41/24
   !F21S43/237
   !F21S43/243
   !F21S41/141
   !F21S43/14
   !F21S41/153
   !F21S43/15
   !F21V9/38
   !F21S41/125
   !F21W102:13
   !F21W102:30
   !F21W103:20
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   !F21W103:40
   !F21W103:45
   !F21W103:55
   !F21W106:00
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】23
(21)【出願番号】2018568813
(86)(22)【出願日】20170623
(85)【翻訳文提出日】20190214
(86)【国際出願番号】EP2017065602
(87)【国際公開番号】WO2018001911
(87)【国際公開日】20180104
(31)【優先権主張番号】1656265
(32)【優先日】20160630
(33)【優先権主張国】FR
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】391011607
【氏名又は名称】ヴァレオ ビジョン
【氏名又は名称原語表記】VALEO VISION
【住所又は居所】フランス国 93012 ボビニー セデクス リュ サン・タンドレ 34
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100082991
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100137523
【弁理士】
【氏名又は名称】出口 智也
(72)【発明者】
【氏名】ピエール、アルボー
【住所又は居所】フランス国ボビニー、セデックス、リュ、サン、タンドレ、34
【テーマコード(参考)】
3K243
5F142
5F241
【Fターム(参考)】
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3K243AA11
3K243AC06
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5F241CB27
5F241FF11
(57)【要約】
本発明は、半導体光源に関し、半導体光源は、少なくとも、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッド(8)の第1のセット(4)と、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第2のセット(6)とを備え、第1のセットの発光ロッドは、第1の波長領域において発光することが可能であり、第2のセットの発光ロッドは、第2の波長領域において発光することが可能であり、上記第2の領域は第1の領域とは異なり、第1のセットのロッドと第2のセットのロッドとは、混在している。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッド(8)の第1のセット(4)と、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第2のセット(6)と、を備える半導体光源であって、前記第1のセットの前記発光ロッドは、第1の波長領域において発光することが可能であり、第前記2のセットの前記発光ロッドは、第2の波長領域において発光することが可能であり、前記第2の領域は前記第1の領域とは異なり、
前記第1のセットのロッドと前記第2のセットのロッドとは、混在している、半導体光源。
【請求項2】
前記光源は、少なくとも第1の発光材料を含むマトリックス(30)をさらに備え、前記発光ロッド(8)の少なくともいくつかは前記マトリックス内に埋め込まれ、前記第1の発光材料は、前記第1の領域または前記第2の領域の少なくとも1つの波長を含む吸収スペクトル内の光を吸収することが可能であり、かつ第3の波長領域において発光することが可能であり、前記第3の領域は、前記第1の領域および前記第2の領域とは異なる、請求項1に記載の光源。
【請求項3】
前記第1の発光材料が、蛍光材料である、請求項2に記載の光源。
【請求項4】
前記第1のセット(4)の前記発光ロッド(8)および前記第2のセット(6)の前記発光ロッドは、前記第1のセットのロッドのグループと前記第2のセットのロッドのグループとを交互配置することによって、混在する、請求項1から3のいずれか一項に記載の光源。
【請求項5】
各グループの前記発光ロッドは、単一の幾何学的パターンで分散される、請求項4に記載の光源。
【請求項6】
前記第1のセット(4)の前記発光ロッド(8)および前記第2のセット(6)の前記発光ロッドは、ランダムに混在する、請求項1から5のいずれか一項に記載の光源。
【請求項7】
他のセットの少なくとも1つの発光ロッドによって分離されている、同じセットの所与の方向における2つの連続するロッド(8)は、100マイクロメートル未満の距離だけ分離される、請求項1から6のいずれか一項に記載の光源。
【請求項8】
前記第1のセット(4)および前記第2のセット(6)の前記発光ロッド(8)のグループは、100マイクロメートル未満の間隔で交互に位置する、請求項4および7に記載の光源。
【請求項9】
前記第1の波長領域は445ナノメートルの波長を含み、前記第2の波長領域は467nmの波長を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の光源。
【請求項10】
前記第1の波長領域は445nmの波長を含み、前記第2の波長領域は600nm以上の波長を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の光源。
【請求項11】
前記第1の発光材料は、573nmから584nmまでの範囲内の少なくとも1つの波長を含む発光領域を有するセリウムYAG発光団を含む、請求項2、9または10に記載の光源。
【請求項12】
前記光源は、第3の波長領域において発光することが可能な発光ロッド(8)の第3のセットをさらに含み、前記第3の波長領域は、467nmの波長を含む、請求項10および請求項11に記載の光源。
【請求項13】
前記第1の波長領域は445ナノメートルの波長を含み、前記第2の波長領域は573nmから584nmまでの範囲内の波長を含み、
前記マトリックス(30)は、前記第1の領域または前記第2の領域の少なくとも1つの波長を含む吸収スペクトル内の光を吸収することが可能であり、465nmの波長を含む第4の波長領域内の光を放射することが可能な第2の発光材料を含む、請求項2または請求項2と組み合わされた請求項3から8のいずれか一項に記載の光源。
【請求項14】
請求項1から13のいずれか一項に記載の光源を備える、自動車用の発光モジュール。
【請求項15】
発光ロッドの第1のセットに供給することが可能な第1の電圧発生器(81)と、発光ロッドの第2のセットに供給することが可能な第2の電圧発生器(82)と、をさらに備える、請求項14に記載の発光モジュール。
【請求項16】
前記発光モジュールは、請求項5および6のいずれか一項に記載の光源を備え、電圧発生器(83)をさらに備え、前記第1のセット(4)のj個のグループが直列に配置され、前記第2のセット(6)のk個のグループと並列に供給され、jおよびkは、jと前記第1のセットのグループの公称電圧との積が、kと前記第2のセットのグループの公称電圧との積に実質的に等しくなるように定義される、請求項14に記載の発光モジュール。
【請求項17】
前記光源から発する光を受け取り、光ビームを成形することが可能な成形光学部品をさらに備える、請求項15および16のいずれか一項に記載に記載の発光モジュール。
【請求項18】
光ビームの少なくとも一部分を形成するように、少なくとも請求項14から17のいずれか一項に記載の発光モジュールを備える、発光装置。
【請求項19】
互いに相互作用して、前記発光モジュールを含む内部空洞を境界するケーシングおよび封止レンズをさらに備える、請求項18に記載の発光装置。
【請求項20】
半導体光源を製造する方法であって、
基板上に、第1の波長領域において発光することが可能な、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッド(8)の第1のセット(4)を成長させるステップと、
前記基板上に、第2の波長領域において発光することが可能な、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第2のセット(6)を成長させるステップであって、前記第2の領域は前記第1の領域と異なる、成長させるステップと
を含み、
前記第1のセットのロッドと前記第2のセットのロッドとは、混在している、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に自動車用の照明および/または信号の分野に関する。本発明は、特に、自動車のヘッドライト、車体またはコンパートメントに適用され得る。
【背景技術】
【0002】
自動車における照明および信号に使用される光源は、ますます発光ダイオードの形態をとるようになっているが、それは特に、従来の光源と比較して全体的な寸法および耐久性の点でそれらが有利であるためである。照明および/または信号モジュール内での発光ダイオードの使用はまた、自動車製造者ならびに照明および/または信号装置の設計者といった市場への参加者が、特に、光学的効果をもたらすためにますます多くのこれらの発光ダイオードを使用するために、これらの装置の設計に創造の手を加えることも可能にしてきた。
【0003】
そのようなダイオードは通常、所与の波長を中心とするピークの形態の狭い発光スペクトルを有する。
【0004】
しかし、特に照明用途においては、例えば、主ビームまたはロービーム照明が、所与の波長を中心とする単純なピークよりも豊富なスペクトルを必要とする白色光照明を提供することが望ましい場合がある。
【0005】
この目的のために、第1の既知の解決策は、人間の眼に見える領域全体をカバーする発光スペクトルを有する、リン光発光団に結合されている紫外線発光を用いる2D発光ダイオードを使用することに存する。紫外線発光は非常にエネルギーが高いが、照明または信号装置の発光団および/または光学ハードウェアの劣化を引き起こすという欠点を有する。これは、照明/信号装置の寿命を制限する。さらに、リン光発光団の使用は、変換の点で効率を低下させる。
【0006】
第2の解決策は、黄色−緑色領域内の、すなわち、570nmを中心とするより広い発光スペクトルを有する蛍光発光団に結合されている、青色−紫色領域内の、すなわち、450nmを中心とするピークを有するスペクトルを放射する発光ダイオードから構成される白色ダイオードを使用することに存する。そのような光源のスペクトルは、図1を参照することによって例示され、図1において、青色領域のピークは波長λを中心とし、黄色−緑色領域内のスペクトルは、波長λを中心とする。
【0007】
そのような照明は、直接見ると白色に見え得るが、その光源の発光スペクトルのトラフ内に位置するスペクトル反射を有する物体上では、これは非常に不十分なものである。例えば、フランスの法律による注意信号のような青色の物体、または、フランスの法律による禁止および危険信号のような赤色の物体は、黒色に見える。したがって、演色は不十分なものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、この状況を改善するように意図されている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様は、半導体光源に関し、半導体光源は、少なくとも、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第1のセットと、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第2のセットとを備え、第1のセットの発光ロッドは、第1の波長領域において発光することが可能であり、第2のセットの発光ロッドは、第2の波長領域において発光することが可能であり、第2の領域は第1の領域とは異なる、第1のセットのロッドと第2のセットのロッドとは、混在する。
【0010】
図1の図解と比較すると、発光モジュールのスペクトルは、はるかにより豊富であり、したがって、より良好な演色を有する白色光照明を提供する。
【0011】
加えて、異なる種類の発光ロッドを使用することによって、精細な交互配置を可能にしながら、光スペクトルのそのような強化を達成することが可能である。
【0012】
一実施形態によれば、光源は、少なくとも第1の発光材料を含むマトリックスをさらに備えることができ、発光ロッドの少なくともいくつかはマトリックス内に埋め込まれ、第1の発光材料は、第1の領域または第2の領域からの少なくとも1つの波長を含む吸収スペクトル内の光を吸収することが可能であり、かつ第3の波長領域において発光することが可能であり、第3の領域は、第1の領域および第2の領域とは異なる。
【0013】
この実施形態もまた、光源の発光スペクトルが強化されることを可能にする。
【0014】
一変形例において、第1の発光材料は蛍光材料であってもよい。
【0015】
この変形例は、光源の発光材料および/または光学ハードウェアが劣化することを回避することを可能にし、したがって、その耐用寿命を向上させる。
【0016】
一実施形態によれば、第1のセットのロッドおよび第2のセットのロッドは、第1のセットのロッドのグループと第2のセットのロッドのグループとを交互配置することによって、混在し得る。
【0017】
したがって、光源の交互配置は精細であり、コヒーレント光源が提供されることを可能にする。
【0018】
加えて、各グループの発光ロッドは、単一の幾何学的パターンにおいて分散され得る。
【0019】
そのような実施形態は、その光源の製造および発光ロッドの電力供給を容易にする。
【0020】
一変形例において、第1のセットの発光ロッドおよび第2のセットの発光ロッドは、ランダムに混在し得る。
【0021】
したがって、光源のコヒーレンスが改善される。
【0022】
本発明の一実施形態において、他のセットの少なくとも1つの発光ロッドによって分離されている、同じセットの所与の方向における2つの連続するロッドは、100マイクロメートル未満の距離だけ分離される。
【0023】
例えば、第1のセットおよび第2のセットの発光ロッドのグループは、100マイクロメートル未満の間隔で交互に位置する。
【0024】
したがって、人間の眼は、グループの交互配置を区別することができず、光源のコヒーレンスが改善される。
【0025】
本発明の一実施形態によれば、第1の波長領域は445ナノメートルの波長を含むことができ、第2の波長領域は467nmの波長を含むことができる。
【0026】
一変形例において、第1の波長領域は445nmの波長を含むことができ、第2の波長領域は600nm以上の波長を含むことができる。
【0027】
加えて、第1の発光材料は、573nmから584nmまでの範囲内の少なくとも1つの波長を含む発光領域を有するセリウムYAG発光団を含む。
【0028】
したがって、光源によって放射される光のスペクトルが強化される。
【0029】
加えて、または、一変形例として、光源は、第3の波長領域において発光することが可能な発光ロッドの第3のセットをさらに含むことができ、第3の波長領域は、467nmの波長を含む可能性がある。
【0030】
したがって、光源によって放射される光のスペクトルが強化される。
【0031】
別の変形例において、第1の波長領域は、445ナノメートルの波長を含むことができ、第2の波長領域は、573から584nmまでの範囲内の波長を含むことができ、マトリックスは、第1の領域または第2の領域の少なくとも1つの波長を含む吸収スペクトル内の光を吸収することが可能であり、465nmの波長を含む第4の波長領域内の光を放射することが可能な第2の発光材料を含む。
【0032】
したがって、光源によって放射される光のスペクトルが強化される。発光材料の例は下記において説明される。
【0033】
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様による光源を備える自動車用の発光モジュールに関する。
【0034】
一実施形態によれば、モジュールは、発光ロッドの第1のセットに供給することが可能な第1の電圧発生器と、発光ロッドの第2のセットに供給することが可能な第2の電圧発生器とを備える。
【0035】
したがって、異なる公称電圧を有するロッドのセットが供給され得る。
【0036】
一変形例において、モジュールは、1つの電圧発生器をさらに備えることができ、第1のセットのj個のグループが直列に配置され得、第2のセットのk個のグループと並列に供給され得、jおよびkは、jと第1のセットのグループの公称電圧との積が、kと第2のセットのグループの公称電圧との積に実質的に等しくなるように定義される。
【0037】
したがって、単一の電圧発生器を使用しながら、異なる公称電圧を有するロッドのセットが供給され得る。したがって、発光モジュールのコストおよび全体的な寸法が低減される。
【0038】
一実施形態によれば、モジュールは、光源から発する光を受け取り、光ビームを成形することが可能な成形光学部品をさらに備える。
【0039】
成形光学部品は、光源によって放射される光の光線のうちの少なくとも1つを屈折させる。「屈折された」は、光線が成形光学部品に入射する方向が、光線が成形光学部品から出射する方向と異なることを意味するように用いられる。成形光学部品は、1つまたは複数のレンズ、1つまたは複数の反射器、1つまたは複数の光導波路、またはこれらの可能性の組み合わせのような、少なくとも1つの光学素子を含む。
【0040】
本発明の第3の態様は、光ビームの少なくとも一部分を形成するように、本発明の第2の態様による照明モジュールを備える、特に自動車の照明および/または信号のための、発光装置に関する。
【0041】
一実施形態によれば、本装置は、互いに相互作用して、発光モジュールを含む内部空洞を境界するケーシングおよび封止レンズをさらに備えることができる。
【0042】
本発明の第4の態様は、半導体光源を備える、特に自動車用の発光モジュールを製造する方法であって、
基板上に、第1の波長領域において発光することが可能な、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第1のセットを成長させるステップと、
基板上に、第2の波長領域において発光することが可能な、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第2のセットを成長させるステップであって、第2の領域は第1の領域と異なる、成長させるステップと
を含む、方法に関する。第1のセットのロッドと第2のセットのロッドとは、混在する。
【0043】
本発明の他の特性および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を熟読することから明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】従来技術に係る発光モジュールの放射図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの複数の発光ロッドの構造を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る発光モジュールの複数の発光ロッドの構造を示す図である。
【図4】図4aから図4dは、本発明の実施形態に係る発光ロッドの2つのセットの混在した構成を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態に係る発光モジュールの放射図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る発光モジュールの放射図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る発光モジュールの放射図である。
【図8】図8aおよび図8bは本発明の2つの実施形態のうちの1つによる光源の電力供給手段を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
図2および図3は、本発明に係る光源の、ミリメートル未満の寸法を有する複数の発光ロッドの構造を示す。
【0046】
本発明に係る光源は、発光モジュールに一体化され得、発光モジュールはまた、出射する光ビームを成形するように光源から発する光を受光する成形光学部品をも含むことができる。そのような発光モジュールは、特に自動車における照明および/または信号のための発光装置に一体化され得る。そのような発光装置は、互いに相互作用して、発光モジュールを含む内部空洞を境界するケーシングおよび封止レンズをさらに備えることができる。
【0047】
装置は、例えば、照明装置であり、この場合、照明装置は車両ヘッドライトまたは前照灯を形成する。この場合、装置は、特に、「すれ違い」機能とも呼ばれるロービーム機能、「主ビーム」機能とも呼ばれるハイビーム機能、およびフォグビーム機能を含んでもよい、1つまたは複数の照明機能を実施するように構成される。
【0048】
代替的に、装置は、車両の前部または後部に位置決めされるように設計されている信号装置である。前部に位置決めされるように設計される場合、装置は、例えば、方向指示機能、日中走行用ライト機能(DRLと略される)、および前方標識照明機能を含んでもよい1つまたは複数の信号機能を実施するように構成される。後部に位置決めされるように設計される場合、装置は、例えば、後退灯機能、フォッグライト機能、制動灯機能、方向指示機能、および後方標識照明機能を含んでもよい1つまたは複数の機能を実施するように構成される。
【0049】
代替的に、装置は、車両のコンパートメントを照明するために提供され、この場合、装置は、主に車両のコンパートメント内で光を放射するように設計される。
【0050】
図2および図3を参照すると、光源は、少なくとも1つの基板10から生じる複数の発光ロッド8を備える。各発光ロッド8は、基板10からの突出において垂直または実質的に垂直に延伸し、ケイ素、炭化ケイ素、または、本発明の文脈から逸脱することなく使用され得る他の材料から作成され得る。
【0051】
下記に説明するように、発光モジュールは、少なくとも、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第1のセットと、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第2のセットとを備え、第1のセットの発光ロッドは、第1の波長領域において発光することが可能であり、第2のセットの発光ロッドは、第2の波長領域において発光することが可能であり、第2の領域は第1の領域とは異なる。この目的のために、第1のセットおよび第2のセットのロッドは、例えば、窒化ガリウムに基づく化合物(GaN)、窒化アルミニウムおよび窒化ガリウムに基づく化合物(AlGaN)、またはアルミニウム、インジウムおよびガリウムに基づく化合物(AlInGaN)のような、異なる化合物から作成され得る。
【0052】
基板10は、第1の電極14が上に被着される下面(12)と、発光ロッド8がそこから突出するように延伸し、第2の電極18が上に被着される上面16とを有する。特に、この場合は上向き手順によって生成される、基板10からの発光ロッドの成長後に、異なる材料層が上面16に重ねられる。これらの異なる層は、ロッドへの電力供給のために、導電性材料の少なくとも1つの層を含むことができる。この層は、特定のロッドを互いに接続するようにエッチングされ、結果、これらの発光ロッドはその後、ここでは示されていない制御モジュールによって同時に点灯するようになされ得る。下記に述べられているように、第1のセットのロッドおよび第2のセットのロッドは、別個にまたはともに給電され得る。
【0053】
発光ロッド8は基板から延伸し、図2でわかるように、それらの各々は、GaN、AlGaN、AlInGaNの成分または上記で言及されている他の成分のうちの1つを含み、その周りに、例えば、窒化ガリウムおよび窒化ガリウムインジウムなどの異なる材料の層を半径方向に重ねることによって形成される量子井戸が配置されている芯19と、量子井戸を囲む、場合によっては芯19と同じ材料から作成される殻21とを含む。
【0054】
各発光ロッド8は、その高さを規定する長手方向軸22に沿って延伸し、各ロッドの基部は、基板10の上面16の平面24内に配置されている。
【0055】
同じ発光モジュールの発光ロッド8は、有利には同じ形状を有することができる。それらの各々は、端面26および長手方向軸に沿って延伸する周壁28によって境界される。発光ロッド8がドープおよびバイアスされると、発光モジュールの出力において結果として生じる光は、基本的に周壁28から放射されるが、光線はまた、端面26から出射することもできることが理解されるべきである。結果として、各発光ロッド8は単一の発光ダイオードとして作用し、この光源の照明効率は、一方においては、存在する発光ロッド8の密度によって、および、他方においては、周壁によって規定され、それゆえロッドの周縁全体および全長にわたって延伸する照明面のサイズによって改善される。
【0056】
殻21に対応する発光ロッド8の周壁28は、基板10によって形成される陰極に対して相補的である、各ロッドの陽極を形成する透明導電性酸化物(TCO)の層29によって被覆され得る。この周壁28は、長手方向軸22に沿って基板10から端面26へと延伸し、端面26から、発光ロッド8がそこから生じる基板10の上面16までの距離が、各ロッドの高さを規定する。例として、発光ロッド8の高さが1マイクロメートルと10マイクロメートルとの間であり、関係するロッドの長手方向軸22に垂直な、端面の最大横方向寸法が2マイクロメートル未満であるという規定がなされ得る。特に1.96平方マイクロメートルと4平方マイクロメートルとの間の指定される値範囲内で、この長手方向軸22に垂直な断面内にロッドの表面を規定することも可能である。
【0057】
明らかに、第1のセットおよび第2のセットの発光ロッド8の形成中、この高さは、その構成ロッドの平均高さが増大されるときに、それらのセットの一方または他方の輝度を増大させるように、一方のセットから他方のセットへと変更され得る。
【0058】
発光ロッド8の形状もまた、特にロッドの断面および端面26の形状に関して、一方のセットから他方のセットへと変化してもよい。発光ロッド8は、概して円筒形の形状を有することができ、それらは特に、図2に示されているように、多角形、より詳細には六角形の断面を有する形状を有することができる。明らかに、周壁が多角形形状を有するか、または、円形形状を有するかにかかわらず、周壁を通じて光が放射され得ることが重要である。
【0059】
加えて、端面26は、周壁に垂直な、実質的に平坦な形状を有することができ、結果、端面は、図2に示されているように、基板10の上面16に実質的に平行に延伸し、代替的に、端面は、図3に示されているように、この端面を出る光の放射の方向を増やすように、ドーム状または中心が尖った形状を有することができる。
【0060】
発光ロッド8は、二次元マトリックスに配列され得る。この構成は、ロッドが5点形に配列されるようなものであってもよい。原則として、ロッドは基板10上で規則的な間隔を空けて配列され、各発光ロッド8の周壁28によって放射される光が、発光ロッドのマトリックス30から出射することができるように、マトリックスの各次元における2つの直に隣接する発光ロッドの間の分離距離は、2マイクロメートル以上に等しい。隣接するロッドの2つの長手方向軸22の間で測定される、これらの分離距離が、100マイクロメートル以下であるという規定もなされ得る。
【0061】
発光モジュールはまた、図3に示されているように、発光ロッド8が少なくとも部分的に埋め込まれるポリマー材料のマトリックスの層30をも含むことができる。したがって、層30は、基板の延伸範囲全体にわたって、または、発光ロッド8の指定されるグループの周りにのみ延伸することができる。特に、シリコーンベースであってもよいポリマー材料は、発光ロッド8が光線の拡散による干渉がないように保護されることを可能にする保護層を形成する。発光ロッド8の少なくとも1つによって放射される光線の少なくとも一部を吸収することが可能であり、吸収される励起光の少なくとも一部を、励起光の波長とは異なる波長を有する放射光に変換することが可能な、例えば、下記においては発光団としても参照される、発光材料などの波長変換手段を、ポリマー材料のこのマトリックス30に組み込むことも可能である。より一般的には、発光材料は、第1の波長領域内の光を吸収し、より広く、異なる波長を中心とする、第1の領域とは別個の第2の波長領域内の光を放射する。発光材料が、マトリックス30に埋め込まれる、または、発光材料が、このマトリックス30の層の表面上に配置されるという規定がなされ得る。
【0062】
発光材料の中でも、本発明では、特に、発光材料のうちのリン光材料を区別し得る。
【0063】
蛍光材料は、良好な変換効率をもたらしながら、制限された吸収領域内の光を吸収し、吸収領域よりも広く、吸収領域からオフセットされている放射領域において再発光する。
【0064】
リン光材料と同様に、これらは、その波長にかかわらず光を吸収し、蛍光材料の発光領域よりも広い発光領域において再発光する。しかし、それらの効率は、蛍光材料の効率よりも顕著に低い。
【0065】
光源はまた、最初に基板に向けられていた光線を発光ロッド8の端面26に向けて屈折させるために、発光ロッド8の間に配置されている光反射材料のコーティング32をも含むことができる。換言すると、基板10の上面16は、最初に上面16に向けられていた光線を発光モジュールの出口面に向けて反射する反射手段を含むことができる。したがって、そうでなければ失われていた光線を復元することが可能である。このコーティング32は、透明導電性酸化物の層29上で発光ロッド8の間に配置される。
【0066】
本発明によれば、光源は、異なる波長領域において発光する発光ロッドの第1のセットおよび第2のセットを有し、第1のセットと第2のセットとは、互いに混在する。
【0067】
「混在したセット」は、互いに混合されており、発光モジュールの構成に応じて、互いに交互配置または織り交ぜられ得るセットを意味するように用いられる。混在は、少なくとも第1のセットの2つのロッドを接続する第1のセグメントについて、第1のセグメントが第2のセットの少なくとも一部分を通過し、少なくとも第2のセットの2つのロッドを接続する第2のセグメントについて、第2のセグメントが第1のセットの少なくとも一部分を通過する、ロッドの任意の構成をカバーする。
【0068】
図4a〜図4dは、発光ロッド8の第1のセットと第2のセットとの混在の実施形態を示す。
【0069】
図2、および、図4a〜図4dの実施形態において、発光モジュールは、全体的に矩形の形状を有するが、明らかに、発光モジュールは、本発明の範囲から逸脱することなく、特に、平行四辺形形状など、他の全体的な形状を有してもよい。
【0070】
発光ロッド8の第1のセットと第2のセットとの混在の実施形態のいくつかの例が、ここで説明される。
【0071】
図4a〜図4d内の符号4を保持する第1のセット、および、図4a〜図4d内の符号6を保持する第2のセットは各々、ミリメートル未満の寸法を有する複数の発光ロッド8を備える。図4a〜図4cの例において、第1のセットおよび第2のセットの各々は、発光ロッド8の、以下グループとして参照される、複数の集合を備える。例えば、第1のセットのロッドの2つのグループは、第2のセットのロッドの1つのグループによって分離されている。
【0072】
第1のセット4のロッドと、第2のセット6に属する、直に隣接するロッドとの間の分離距離は、同じセットの2つの発光ロッドの間の分離距離に等しく、発光ロッドの2つの長手方向軸の間で測定されるこの分離距離は、2マイクロメートル以上に等しく、結果、各ロッド8の周壁28によって放射される光は、発光ロッドのマトリックスを出射することができるという規定がなされ得る。
【0073】
図4a〜図4dに示されているように、セット4および6は、貫入するように混合されており、すなわち、図4a〜図4cにおいて、各セットはロッドの複数のグループに分割されており、第1のセットのロッドのグループと、第2のセットのロッドのグループとは、ある幾何学的パターンにおいて交互に位置する。代替的に、グループ間の交互配置はランダムであってもよい。
【0074】
図4a〜図4dのパターンは、繰り返されおよび/または組み合わされ得る基本パターンとして考えられ得る。
【0075】
図4aおよび図4bは、ロッドのグループが、図4aにおいて1ロッド幅であり、図4bにおいては2ロッド幅であるストリップである周期的配列を示している。図4aにおいて、第1のセット4または第2のセット6のロッドの各グループは、4つの発光ロッドを含み、一方、図4bにおいて、各グループは、8つの発光ロッドを含む。第1のセット4の発光ロッドのグループおよび第2のセット6の発光ロッドのグループが、異なる数の発光ロッド8を含むという規定がなされ得る。
【0076】
図4cにおいて、セット4および6のグループは同じサイズではなく、各々が異なる数の発光ロッド8を有する。グループは、第1のセット4の1つのグループが第2のセット6の2つのグループに囲まれ、および、その逆になるように、互いの周りに配置される。図4Cに示されている事例において、連続する層は、互いの周りに配置されている正方形の形態をとるが、発光ロッドが実質的に円形で同心円のグループに配列されるという規定がなされ得る。
【0077】
図4dに示されているように、セット4および6の混在は、他方のセットによって占有される領域の内部に1つのセットの発光ロッドが貫入する形状によって提供され得る。
【0078】
図4a〜図4dに示されているように、所与の方向において、同じセットに属する、2つの連続するロッドを分離する距離が考慮され得る。そのような距離は、問題の2つのロッドが他方のセットの発光ロッドによって分離されるときに、その最大値になる。同じセットの2つの連続するロッド間のこの最大距離は、図4a〜図4dにおいて、符号54を保持する。
【0079】
上述されているように、第1のセット4の発光ロッドおよび第2のセット6の発光ロッドは、異なる波長領域において光を放射することが可能である。眼による良好な合成を確保するために、また、特に、眼が異なるグループを区別することができないことを確保するために、有利には、第1のセットおよび第2のセットの混在が、距離54が常に、人間の眼の光学分解能に対応する100マイクロメートル未満であるようなものであるという規定がなされ得る。
【0080】
本発明はまた、上述されている光源を製造する方法をも提案する。この目的のために、方法は、基板上に、第1の波長領域において発光することが可能な、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第1のセットを成長させるステップと、同じ基板上に、第2の波長領域において発光することが可能な、ミリメートル未満の寸法を有する発光ロッドの第2のセットを成長させるステップとを含み、例えば図4a〜図4dに示されているように、第1のセットと第2のセットとは混在する。第1の波長領域と第2の波長領域とは異なる。
【0081】
そのような成長は、下記に述べられない、エピタキシの既知の方法によって実行され得る。加えて、混在を可能にするために、発光ロッドの第1のセットを成長させるステップは、マスクを用いることによって実行されてもよく、マスクは、第2のセットの発光ロッドの後続の成長のために意図されている領域を被覆する。
【0082】
第1の実施形態によれば、第1のセット4の発光ロッド8は、窒化ガリウムから形成され、445ナノメートル、以下「nm」と略される、の波長を含む第1の波長領域(例えば、この領域は445nmを中心とする)において発光することが可能であり、第2のセット6の発光ロッドは、ドープされた窒化ガリウムから形成され、467nmの波長を含む第2の波長領域(例えば、この領域は467nmを中心とする)において発光することが可能である。
【0083】
任意で、この第1の実施形態によれば、マトリックス30はまた、紫外線および青色領域において光を吸収し、それゆえ、ロッドの2つのセットからの光を吸収し、黄色領域において発光する、例えばセリウムYAGタイプの発光団をも含むことができ、すなわち、発光領域は、573nmから584nmまでの範囲内の少なくとも1つの波長を含む。
【0084】
図5は、波長の関数としての、本発明の第1の実施形態に係る光源の光エネルギーの放射図を示す。
【0085】
上記で示されているように、発光ロッド8の第1のセット4は、少なくともλ11=445nmを含む波長領域において発光することが可能であり、発光ロッド8の第2のセット6は、少なくともλ12=467nmを含む波長領域において発光することが可能であり、発光材料は、573nmから584nm内にあるλ13、λ13を中心とする波長領域において発光することが可能である。
【0086】
図1の図解と比較すると、発光モジュールのスペクトルは、特に青色領域においてはるかにより豊富であり、したがって、より良好な演色を有する白色光照明を提供する。
【0087】
加えて、異なる種類の発光ロッドを使用することによって、眼には知覚可能でない精細な混在を可能にしながら、光スペクトルのそのような強化を達成することが可能である。
【0088】
第2の実施形態によれば、第1のセット4の発光ロッドは、窒化ガリウムから形成され、445nmの波長を含む第1の波長領域において発光することが可能である。例えば、第1の領域は、445nmを中心とする。加えて、第2のセット6の発光ロッドは、アルミニウムインジウムガリウムリン(AlGaInP)から形成され、600nm以上の波長を含む第2の波長領域において発光することが可能である。例えば、第2の領域は、波長600nm以上を中心とする。
【0089】
任意で、この第1の実施形態によれば、マトリックス30はまた、紫外線および青色領域において光を吸収し、それゆえ、発光ロッドの第1のセットからの光を吸収し、黄色領域において発光する、例えばセリウムYAGタイプの発光団をも含むことができ、発光領域は、573nmから584nmまでの範囲内の少なくとも1つの波長を含む。
【0090】
図6は、波長の関数としての、本発明の第2の実施形態に係る光源の光エネルギーの放射図を示す。
【0091】
上記で示されているように、発光ロッド8の第1のセット4は、少なくともλ21=445nmを含む波長領域において発光することが可能であり、発光ロッド8の第2のセット6は、少なくともλ22=600nmを含む波長領域において発光することが可能であり、発光材料は、573nmから584nm内にあるλ23、λ23を中心とする波長領域において発光することが可能である。
【0092】
図1の図解と比較すると、発光モジュールのスペクトルは、特に赤色においてはるかにより豊富であり、したがって、より良好な演色を有する白色光照明を提供する。
【0093】
加えて、異なる種類の発光ロッドを使用することによって、眼には知覚可能でない精細な混在を可能にしながら、光スペクトルのそのような強化を達成することが可能である。
【0094】
加えて、本発明の第2の実施形態によれば、光源は、例えばドープされた窒化ガリウムから形成され、467nmの波長を含む第3の波長領域において発光することが可能な発光ロッドの第3のセットをさらに備えてもよい。例えば、第3の領域は、467nmを中心とする。したがって、発光スペクトルがさらに強化される。この目的のために、発光ロッドの3つのセットの混在が可能にされ得る。
【0095】
第3の実施形態によれば、第1のセット4の発光ロッドは、窒化ガリウムから形成され、445nmの波長を含む第1の波長領域において発光することが可能である。例えば、第1の領域は、445nmを中心とする。加えて、第2のセット6の発光ロッドは、アルミニウムインジウムガリウムリン(AlGaInP)から形成され、573nmから584nmまでの範囲内の波長を含む第2の波長領域において発光することが可能である。例えば、第2の領域は、波長580nm以上を中心とする。
【0096】
この第3の実施形態によれば、任意で、マトリックス30は、例えば、一方は赤色領域において発光し、すなわち、波長の発光の領域が630nmの波長を含み、他方が黄色−緑色領域において発光し、すなわち、波長の発光の領域が少なくとも570nmの波長を含む、例えば、ユーロピウムをドープされた硫化ストロンチウムおよびセリウムドープYAGなどの、2つの発光材料をさらに備えることができる。
【0097】
図7は、波長の関数としての、本発明の第3の実施形態に係る光源の光エネルギーの放射図を示す。
【0098】
上記で示されているように、発光ロッド8の第1のセット4は、少なくともλ31=445nmを含む波長領域において発光することが可能であり、発光ロッド8の第2のセット6は、少なくともλ32=580nmを含む波長領域において発光することが可能であり、発光材料は、それぞれλ33およびλ34を中心とする波長領域において発光することが可能であり、λ33は465nmに等しく、λ34は630nmに等しい。
【0099】
例えば、465nmを中心とする波長領域において発光することが可能な発光材料はクマリン314であり、これは、ポリシロキサンのようなポリマー中の溶液として使用するために例えば単一または二重であってもよい層状亜鉛水酸化物のような緩衝材を添加することによって安定化され得る。この場合、ポリマーの極端な粘性が、溶液の漏出の危険性を有利に制限する。
【0100】
630nmを中心とする波長領域において発光することが可能な発光材料の例は、以下の化合物である。
SrS:Eu2+、SrSi:Eu2+
【0101】
ここでも、これらの発光材料は、発光ロッドを被覆するポリシロキサンに埋め込まれ得る。
【0102】
図1の図解と比較すると、この光源のスペクトルは、はるかにより豊富であり、したがって、より良好な演色を有する白色光照明を提供する。
【0103】
加えて、異なる種類の発光ロッドを使用することによって、眼には知覚可能でない精細な混在を可能にしながら、光スペクトルのそのような強化を達成することが可能である。
【0104】
上記で記載されている実施形態から、発光ロッド(2つ以上のセット)および発光材料の他の組み合わせが、本発明により想定され得ることは明らかであろう。
【0105】
例えば、第1のセットの発光ロッドは、元から白色光を放射することが可能である。この場合、第2の波長領域は、第1の波長領域に含まれ、第2のセットの発光ロッドは、第2の波長領域において照明が強化されることを可能にする。
【0106】
図8aおよび図8bは、本発明に係る光源を備える2つの発光モジュールおよび代替的な電力供給手段を示す。
【0107】
異なる種類の発光ロッドは通常、異なる給電電圧を受け入れることが留意されるべきである。結果として、これらのグループは、すべてが単一の電圧発生器によって並列に給電され得るとは限らない。
【0108】
図8aの図解によれば、第1の電圧発生器81は、並列な第1のセット4のグループに対する電力供給に専用され、一方で、第2の電圧発生器82は、並列な第2のセット6のグループに対する電力供給に専用される(単純にするために、第2のセット6の1つのグループのみが図8aには示されている)。したがって、発生器81および82は、異なる電圧を送達し得る。
【0109】
代替的に、発光モジュールのすべての発光ロッドに対して単一の電圧発生器83が提供されてもよい。
【0110】
例えば、第2のグループ6の発光ロッドの給電電圧が第1のグループ4の発光ロッドの給電電圧の2倍高い単純な例において、図8bに示されているように、第1のセットの2つのグループを直列に接続し、第2のセット6の1つのグループとそれらに並列に供給するという規定がなされ得る。
【0111】
第1のセット4の発光ロッドの給電電圧がMに等しく、第2のセット6の発光ロッドの給電電圧がNに等しいより一般的な事例において、第1のセットのppcm(M,N)/M=j個のグループが直列に接続され、第2のセットのppcm(M,N)/N=k個のグループとそれらに並列に供給される。項ppcm(M,N)は、電圧MおよびNの最小公倍数を示す。
【0112】
明らかに、本発明は、上記で説明されており、例としてのみ提供されている実施形態に限定されない。本発明は、本発明の範囲内で当業者によって想定され得る様々な修正形態、代替形態および他の変形例、特に、上記で説明されている様々な実施形態のすべての組み合わせを包含する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図4d】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【国際調査報告】